在1.5°C目标下完全淘汰化石燃料的挑战与机遇

为何本研究在此刻重要

在各国就多快摆脱煤、油和气展开讨论之际，一个更尖锐的问题正在浮现：世界是否应当不仅削减排放，而是完全消除化石燃料？本研究探讨了全面淘汰化石燃料对我们的能源系统、对那些从空气中去除二氧化碳技术的依赖程度，以及社会为将全球变暖维持在接近1.5摄氏度所需接受的变革规模意味着什么。

实现相同气候目标的不同路径

科学家长期研究将变暖限制在1.5度的“成本有效”路线。这些常见路径仍在难以清洁的领域使用部分化石燃料，并用碳捕集与去除来平衡剩余排放。本文作者改而考察“零化石”未来情形，其中煤、石油和天然气在2050至2100年间某个时间点完全从全球能源结构中消失。通过使用两个详尽的全球能源模型，他们将这些无化石路径与更常见的1.5度情景进行比较，以观察它们在时序、技术选择和总体力度上的差异。

无化石世界的样子

在无化石情景中，全球能源系统到本世纪中叶显著向电力和氢能转变。到2050年，非化石能源，尤其是太阳能和风能扩展至使总发电量约为常规1.5度路径的1.6到1.8倍。最终能源使用在液体和气体燃料上的依赖显著下降，而更多依赖电力、氢能以及有限份额的生物基或合成燃料。建筑与工业的直接电气化，结合通过氢及其他氢基燃料的间接电气化，在替代剩余化石燃料方面发挥核心作用。

过渡将如何展开

快速淘汰化石燃料不仅需要更清洁的发电厂，还需要在交通、住宅和工厂的能源使用方式上进行深刻变革。模型显示，若在2050年前结束化石燃料使用，将迫使可再生电力、能量存储和通过电解水制氢的装置更早且更陡峭地加速部署。这会在本世纪上半叶导致太阳能板、风力涡轮机、储能设施和制氢厂年度建设出现尖峰。与典型的1.5度路径相比，供应和需求设备方面的能源投资在本世纪内上升幅度可达约三分之一。若淘汰推迟到本世纪末，这些激增会变得温和，但气候效益也随之减弱。

更少的碳去除，但对土地和生活方式的更大压力

全面淘汰化石燃料的一个最大优势是，它大幅减少了在本世纪后期将二氧化碳地质封存或依赖大规模碳去除技术的需要。在许多无化石情形中，累积的地质封存和工程化碳去除量大约减少一半。与此同时，这些情景在本世纪中叶更依赖生物能和生物燃料，这可能加剧对土地、粮食体系和生态系统的压力。向电力和氢能为主的交通与工业转变也意味着车辆、基础设施和日常习惯的重大改变，若无明确政策与支持，社会可能难以接受这些改变。

在更低成本与更简单目标之间作出选择

对非专业读者而言，主要结论是：将化石燃料削减到零在技术上可行，但并非实现1.5度目标最便宜的方式。模型显示，保留部分化石燃料并对其排放进行捕集或抵消的成本更低，但那样会让世界更依赖有争议的碳去除与封存。全面淘汰要求更快地建设清洁电力与制氢能力、更高的投资以及生活方式的转变，但它提供了更简单的对外宣示、对长期碳去除的较低依赖，以及在任何超调后将气温拉回接近1.5度的更好机会。作者总结称，脱碳（decarbonising）与去化石（defossilising）并非同一选择，社会需要在额外成本与变化与瞄准真正无化石未来带来的清晰性和气候益处之间权衡。

引用: Mori, S., Joshi, S., Krey, V. et al. Challenges and opportunities of the full phase-out of fossil fuels under the 1.5 °C goal. Nat Commun 17, 4379 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72841-7

关键词: 化石燃料淘汰, 1.5度路径, 可再生能源, 电气化, 氢能